Докомпьютерная история
развития вычислительной техники
Ручной период докомпьютерной
эпохи
Ручной период начался на
заре человеческой цивилизации. Фиксация
результатов счета у разных народов на
разных континентах производилась разными
способами: пальцевый счет, нанесение
засечек, счетные палочки, узелки и т.д.
Наконец, появление приборов, использующих
вычисление по разрядам, как бы предполагали
наличие некоторой позиционной системы
счисления, десятичной, пятеричной, троичной
и т.д. К таким приборам относятся абак,
русские, японские, китайские счеты.
Историю цифровых устройств
начать следует со счетов. Подобный
инструмент был известен у всех народов.
Древнегреческий абак (доска или
«саламинская доска» по имени острова
Саламин в Эгейском море) представлял
собой посыпанную морским песком дощечку.
На песке проходили бороздки, на которых
камешками обозначались числа. Одна бороздка
соответствовала единицам, другая - десяткам
и т.д. Если в какой-то бороздке при счете
набиралось более 10 камешков, их снимали
и добавляли один камушек в следующем
разряде. Римляне усовершенствовали абак,
перейдя от деревянных досок, пеcка и камешков
к мраморным доскам с выточенными желобками
и мраморными шариками.
Китайские счеты суан – пан состояли
из деревянной рамки, разделенной на верхние
и нижние секции. Палочки соотносятся
с колонками, а бусинки – с числами. У китайцев
в основе счета лежала не десятка, а пятерка.
Суан - пан разделены на две
части: в нижней части на каждом ряду располагаются
по 5 косточек, в верхней части – по 2. Таким
образом, для того, чтобы выставить на
этих счетах число 6, ставили сначала косточку,
соответствующую пятерке, а затем добавляли
одну косточку в разряд единиц.
У японцев это же устройство
для счета носило название серобян.
На Руси долгое время считали
по косточкам, раскладываемым в кучки.
Примерно с 15 века получил распространение
«дощатый счет»,
завезенный, видимо, западными купцами
с ворванью и текстилем. «Дощатый счет»
почти не отличался от обычных счетов
и представлял собой рамку с укрепленными
горизонтальными веревочками, на которые
были нанизаны просверленные сливовые
или вишневые косточки.
В 9 веке индийские ученые сделали
одно из величайших открытий в математике.
Они изобрели позиционную систему счисления,
которой теперь пользуется весь мир.
При записи числа, в котором
отсутствует какой- либо разряд (например,
110 или 16004), индийцы вместо названия цифры
говорили слово «пусто». При записи на
месте «пустого» разряда ставили точку,
а позднее рисовали кружок. Такой кружок
называется «сунья».
Арабские математики перевели
это слово по смыслу на свой язык – они
говорили «сифр». Современное слово «нуль»
происходит от латинского.
В конце 15 – начале 16 века Леонардо
да Винчи создал 13- разрядное суммирующее
устройство с десятизубными кольцами.
Основу машины по описанию составляли
стержни, на которые крепились два зубчатых
колеса, большее с одной стороны стержня,
а меньшее – с другой. Эти стержни должны
были располагаться таким образом, чтобы
меньшее колесо на одном стержне входило
в зацепление с большим колесом на другом
стержне. При этом меньшее колесо второго
стержня сцеплялось с большим колесом
третьего и т.д. Десять оборотов первого
колеса, по замыслу автора, должны были
приводить к одному полному обороту второго,
а десять оборотов второго - к полному
обороту третьего и т.д. Вся система, состоящая
из 13 стержней с зубчатыми колесами должна
была, приводиться в движение набором
грузов.
Механический этап
Развитие механики в 17 веке
стало предпосылкой вычислительных устройств
и приборов, использующих механический
принцип вычислений, обеспечивающий перенос
старшего разряда. Использование таких
машин способствовало «автоматизации
умственного труда».
Увеличение во второй половине
19 века вычислительных работ в целом ряде
областей человеческой деятельности выдвинуло
настоятельную потребность в ВТ и повышение
требований к ней.
В этот период английский математик
Чарльз Бэббидж выдвинул идею создания
программно-управляемой счетной машины,
имеющей арифметическое устройство, устройство
управления, ввода и печати.
Первая спроектированная Беббиджем
машина, Разностная машина,
работала на паровом двигателе. Работающая
модель была шестицифровым калькулятором,
способным производить вычисления и печатать
цифровые таблицы.
Главным достижением этой эпохи
можно считать изобретение арифмометра
ученым, по имени Однер. Главная особенность
детища Однера заключается в применении
зубчатых колес с переменным числом зубцов
вместо ступенчатых валиков. Оно проще
валика конструктивно и имеет меньшие
размеры.
Первоначально появление в
этот период ЭВМ не очень повлияло на выпуск
арифмометров, прежде всего из-за различия
в назначении, а также в стоимости и распространенности.
Однако, с 60 годов в массовое использование
все активнее проникают электронные клавишные
вычислительные машины, выпускаемые вначале
на лампах, а с 1964 г. на транзисторах. Лидерство
в этом направлении сразу же захватила
Япония, которая отличалась миниатюризацией
электронной техники, включая ВТ.
Электромеханический
этап
Электромеханический этап развития
ВТ явился наименее продолжительным и
охватывает около 60 лет – от первого табулятора
Г. Холлерита до первой ЭВМ ENIAK (1945). Предпосылками
создания проектов этого типа явились
как необходимость проведения массовых
расчетов, так и развитие прикладной электротехники.
Классическим типом средств
электромеханического этапа был счетно-аналитический
комплекс, предназначенный для обработки
информации на перфокарточных носителях.
Значение работ Холлерита для
развития ВТ определяется двумя факторами.
Во-первых, он стал основоположником нового
направления в ВТ – счетно-перфорационного
с соответствующим им оборудованием для
широкого круга экономических и научно-технических
расчетов. Это направление привело к созданию
машиносчетных станций, послуживших прообразом
современных вычислительных центров.
Во-вторых, даже в наше время использование
большого числа разнообразных устройств
ввода/вывода информации не отменило полностью
использование перфокарточной технологии.
Заключительный период электромеханического
этапа развития вычислительной техники
характеризуется созданием целого ряда
сложных релейных и релейно-механических
систем с программным управлением, характеризующихся
алгоритмической универсальностью и способных
выполнять сложные научно-технические
вычисления в автоматическом режиме со
скоростями, на порядок превышающими скорость
работы арифмометров с электропроводом.
Эти аппараты можно рассматривать в качестве
прямых предшественников универсальных
ЭВМ.